CN102181615B - 汽车半轴淬火工艺方法及淬火感应圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车半轴淬火工艺方法及其淬火感应圈，其方法所采用的淬火感应圈包括有由铜管绕制成的线圈部分，所述线圈具有基本上在同一径向平面上的内圈和内圈构成的部分和基本上在同一圆柱面上的两圈以上的螺旋圈构成，这种方法用于对汽车半轴淬火加热时，其淬火感应圈的内圈与汽车半轴需要液硬的最大轴段的外圆之间的间隙控制在1.8～2.0毫米，汽车半轴相对于所述淬火感应圈的转动速度为100～140转/分钟。本发明的方法可以解决采用感应加热设备的感应圈对汽车半轴之类直径变化大的直径过渡部分和这种轴的小直径端在淬火感应时加热温度不均匀的问题。

Description

汽车半轴淬火工艺方法及淬火感应圈
技术领域
本发明涉及金属材料热处理工艺技术领域，尤其是一种汽车半轴感应加热淬火工艺及该工艺所使用的感应线圈。
背景技术
感应加热是由感应加热设备输出高频电流，通过感应器中的感应线圈产生交变磁场，贯穿放在感应线圈中的金属工件形成涡流，使之迅速加热，而感应器本身不产生热量。90年代中期以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块为核心的淬火机开始出现，与电子管中频设备和可控硅感应加热设备相比，节能10%-40%。以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块为核心的淬火机以其节能环保、加工质量高、操作方便、运行安全可靠、维修费用少等诸多优势成为目前小型金属加热领域最理想的加热方式，而感应线圈是连接绝缘栅双极型晶体管(IGBT)感应加热电源并产生交变磁场的线圈，通过它使感应加热电源输出的电流所形成的磁场在工件表面产生集肤效应，使钢铁材料的工件表面瞬时加热至高温，感应线圈设计的好坏直接影响淬火质量及能耗，传统的轴类零件感应器的感应线圈多采用单圈或螺旋多圈结构，这种感应线圈对轴径变化较小的轴类感应加热淬火效果较好，但对形状具有较大径差的轴类感应加热淬火，诸如微型汽车半轴的淬火处理，其大直径段的加热温度和上直径段的加热温度很难都达到淬火工艺要求的硬度，往往是大小两端兼顾得了一端则无法兼顾另一端，采用现有的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)淬火机对这种汽车半轴进行感应加热淬火处理时，往往存在以下问题：
1、截面变化较大的轴肩圆角处加热温度偏低，不容易淬硬；
2、轴径最小的一段轴淬火加热温度不足，淬火硬度不合格。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种汽车半轴淬火工艺方法及淬火感应圈，它可以解决采用感应加热设备的感应圈对汽车半轴之类直径变化大的直径过渡部分和这种轴的小直径端在淬火感应时加热温度不均匀的问题。
为了解决本发明的技术问题，本发明的汽车半轴淬火工艺方法的技术方案是：所述汽车半轴是从大端至小端依次具有连接盘部，大直径段，中直径段和小直径段的工件，其中大直径段的直径为42～45毫米，中直径段的直径为30～35毫米，小直径段的直径为28毫米；所述汽车半轴的淬火加热采用感应加热方式加热，淬火加热工艺参数是：所述汽车半轴装在感应加热机床上相对于所述淬火感应圈的转动速度为100～140转/分钟；所述汽车半轴相对于所述淬火感应圈的轴向移动速度为350～370毫米/分钟；所述淬火感应圈在所述汽车半轴大端的开始位置时，所述淬火感应圈的线圈的内径与所述汽车半轴的大直径段的间隙为1.8～2.0毫米;所述感应加热电源的输出功率为90～100千瓦,输出电流频率为8～15千赫；所采用的淬火感应圈可采用两种结构方案之一的淬火感应圈，一种淬火感应圈是由铜管绕制成的线圈，所述线圈由相邻圈是直径不同的多个缺口环首尾连接在一个径向平面上的部分以及相邻圈是直径相同的多个缺口环首尾连接在一个圆柱面上的部分复合构成，在所述线圈的外面装有导磁体；另一种淬火感应圈包含有由铜管制成的线圈，所述线圈由相邻圈是直径不同，螺旋升角小于5°的部分和相邻圈是直径相同，螺旋升角大于5°的部分构成。
本发明与现有的淬火感应圈相比具有如下效果：
1．由于采用有螺纹升角小的相邻圈部，或都直接是在大圈内套装小圈的线圈部分和相邻两圈是同直径的升角大的螺旋圈部，可以使用这种阶梯轴类淬火感应圈对直径过渡大的轴类，诸如微型汽车半轴在感应加热时在直径过渡区获得均匀加热，使随后的淬火质量得到了保证。
2．在线圈的外面装有导磁体可使工作时的交变磁场向内加强，从而使截面变化较大的轴肩圆角处交变磁场更为集中，极大地提高了轴肩圆角处的温度；交变磁场往中心处集中后，可有效提高直径最小段的温度，保证了工件的淬火硬度、淬硬层深和金相组织。
附图说明
图1是本发明实施例1中汽车半轴与淬火感应图相对位置的示意图；
图2是本发明实施例1中的淬火感应图主视图；
图3是图2中C—C处的剖视图；
图4是本发明实施例1中的淬火感应图左视图；
图5是本发明实施例1中的淬火感应图的线圈主视图；
图6是图5中的B-B剖视图；
图7是本发明实施例1中的淬火感应图的线圈左视图；
图8是本发明实施例2中的淬火感应图主视；
图9是图8中A—A处的剖视图；
图10是本发明实施例2中的淬火感应图左视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例1——汽车半轴的感应加热淬火中的感应加热工艺
图1所示的汽车半轴3从大端至小端依次具有连接盘部，大直径段，中直径段和小直径段的工件，其中大直径段的直径为42毫米，中直径段的直径为30毫米，小直径段的直径为28毫米，汽车半轴3的淬火加热采用感应加热方式加热，在感应加热工序中，汽车半轴3装在感应加热机床（图中略）上，淬火感应圈由线圈1和套在线圈1外的导磁体构成，淬火加热工艺参数是：汽车半轴3在感应加热时相对于淬火感应圈的转动速度为100转/分钟；汽车半轴3相对于淬火感应圈的轴向移动速度为350毫米/分钟；淬火感应圈在图1所示的汽车半轴大端的开始位置时，淬火感应圈的线圈的内径与汽车半轴3的大直径段的外圆间隙为1.8毫米;感应加热电源的输出功率为90千瓦,输出电流频率为8千赫。
上述感应加热工序采用的淬火感应圈如图2至图4所示，由线圈1和套在线圈1外的导磁体2构成。
图5、图6和图7是其中线圈1的结构示意图，这种淬火感应图的线圈1由中空的横截面为方形的铜管绕制成具有3圈的线圈，以图5中右端为始端计，其中的第一圈直径小于第二圈的直径，第一圈设在第二圈内这两圈均是具有一个缺口的环形部分，这两个部分通过一段径向设置的连接管将它们的缺口首尾连通，第一圈和第二圈平行设置，并排列在一个线圈的径向平面上；第三圈也是一个与第一圈相同直径的具有一个缺口的环的部分，第二和第三圈通过一段轴向设置的连接管将它们的缺口首尾连通，第二圈和第三圈平行设置，并排列在一个中心线与线圈轴线平行的圆柱面上。
实施例2——汽车半轴的感应加热淬火中的感应加热工艺
本实施例的汽车半轴其形状结构与实施例1的汽车半轴相同，从大端至小端也依次具有连接盘部，大直径段，中直径段和小直径段的工件，其中大直径段的直径为45毫米，中直径段的直径为35毫米，小直径段的直径为28毫米，汽车半轴的淬火加热也采用感应加热方式加热，在感应加热工序中，汽车半轴装在感应加热机床（图中略）上，淬火感应圈与汽车半轴的相对位置与实施例1相同。其淬火感应圈仅由铜管绕制而成，淬火加热工艺参数是：汽车半轴在感应加热时相对于淬火感应圈的转动速度为140转/分钟；汽车半轴相对于淬火感应圈的轴向移动速度为370毫米/分钟；淬火感应圈在汽车半轴大端的开始位置时，淬火感应圈的线圈的内径与汽车半轴的大直径段的外圆间隙为2.0毫米;感应加热电源的输出功率为100千瓦,输出电流频率为15千赫。
本例淬火感应圈的结构如图8、图9和图10所示是由铜管绕制成具有3圈的线圈，以图8中右端为始端计，其中的第一圈和第二圈是螺纹升角小于5°的部分；第二圈和第三圈是螺旋升角大于5°的部分，其中第二圈直径小于第一圈，并且大部分位于第一圈的之内，第二圈和第三圈的直径基本相同，这两圈为螺旋形状。

Claims (2)

1.一种汽车半轴淬火工艺方法，其特征在于：
     所述汽车半轴是从大端至小端依次具有连接盘部，大直径段，中直径段和小直径段的工件，其中大直径段的直径为42～45毫米，中直径段的直径为30～35毫米，小直径段的直径为28毫米；
所述汽车半轴的淬火加热采用感应加热方式加热，淬火加热工艺参数是：所述汽车半轴装在感应加热机床上相对于淬火感应圈的转动速度为100～140转/分钟；所述汽车半轴相对于所述淬火感应圈的轴向移动速度为350～370毫米/分钟；所述淬火感应圈在所述汽车半轴大端的开始位置时，所述淬火感应圈的线圈的内径与所述汽车半轴的大直径段的间隙为1.8～2.0毫米;所述感应加热电源的输出功率为90～100千瓦,输出电流频率为8～15千赫；所采用的淬火感应圈是由铜管绕制成的线圈，所述线圈由相邻圈是直径不同的多个缺口环首尾连接在一个径向平面上的部分以及相邻圈是直径相同的多个缺口环首尾连接在一个圆柱面上的部分复合构成，在所述线圈的外面装有导磁体。
2.一种汽车半轴淬火工艺方法，其特征在于：
     所述汽车半轴是从大端至小端依次具有连接盘部，大直径段，中直径段和小直径段的工件，其中大直径段的直径为42～45毫米，中直径段的直径为30～35毫米，小直径段的直径为28毫米；
所述汽车半轴的淬火加热采用感应加热方式加热，淬火加热工艺参数是：所述汽车半轴装在感应加热机床上相对于淬火感应圈的转动速度为100～140转/分钟；所述汽车半轴相对于所述淬火感应圈的轴向移动速度为350～370毫米/分钟；所述淬火感应圈在所述汽车半轴大端的开始位置时，所述淬火感应圈的线圈的内径与所述汽车半轴的大直径段的间隙为1.8～2.0毫米;所述感应加热电源的输出功率为90～100千瓦,输出电流频率为8～15千赫；所采用的淬火感应圈包含有由铜管制成的线圈，所述线圈由相邻圈是直径不同，螺旋升角小于5°的部分和相邻圈是直径相同，螺旋升角大于5°的部分构成。
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